玄武岩纤维高粘沥青桥面铺装层数值分析

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1、玄武岩纤维高粘沥青桥面铺装层数值分析1绪论1.1问题的提出随着我国交通基础设施建设持续高速发展，大跨径桥梁与多跨连续桥梁在各类公路与城市道路中被广泛应用。中小跨径混凝土桥粱以施工方便、技术经济指标优，被广泛应用于各类桥梁中，并且为减少桥面伸缩缝，提高桥梁行车舒适性，越来越多采用桥面多跨连续结构型式。混凝土桥梁的桥面铺装层耐久性和路用性能，直接影响行车安全和使用寿命。迄今为止，调青通合料是桥梁混凝土桥面铺装的最主要材料组成形式。然而，大量研究和工程实践表明，由于桥梁结构受汽车荷载作用下产生的变形和制动影响、历青混合料与混凝土桥面系

2、的共同作用机理较复杂，使得游青混合料桥面铺装层的早期损害现象较为突出。同时，我国已经进入旺盛的公路养护期，大量桥梁需要进行桥面铺装层维护或重新修建。深入研究先简支后连续预应力梁桥桥面铺装层的力学机理，为工程实际提供技术依据显得十分必要。桥面铺装层铺筑在桥面系上，其铺装层力学机理及路用性能除了直接受行车荷载和温度及雨水环境等因素影响外，也与桥梁上部结构的变形和应力特征密切相关。一方面桥面铺.装层与桥面系共同受力，一定程度起到联结各主梁共同受力的作用，所以铺装层与桥面板之间的良好钻接，能够有效减小铺装层和桥面板的疲劳应力，并且起到分

3、散车辆轴载的作用。另一方面，铺装层为桥面板提供防水层，使桥梁结构免受雨水侵害，延长了桥梁使用寿命。因此，桥面铺装既是受力层又是保护层，理应具有足够的强度和良好的整体性，并满足抗裂、抗冲击、耐磨性能等各项要求⑴...1.2国内外新青铺装层研究现状以德国和日本为代表的烧注式源青混凝土（GussAsphalt):成型后的高温拌合游青混凝土中的空隙率很小，由于源青含量较多而使其高温稳定性差，在桥面铺装中一般将作为结构下层使用。通常采用单层烧注式源青混凝土。双层结构中，上层则一般采用抗高温性能更好的改性谢青密级配混凝土，铺装总厚度一般在6

4、0?80mm之间。该种铺装初期投资较高，但其寿命周期成本及优良的路用性能有优越性。以英国为代表的源青玛蹄脂混凝土（SMA):SMA混合料在欧洲广泛应用，在英国规定用于悬索桥桥面铺装已有30多年。由于在游青胶结料中使用了含量大于70%的特立尼达湖场青混合历青，使得优良的防水性及耐久性得到大幅度提升碾压式SMA铺装层的厚度薄，重量轻；不仅可以现场生产，而且加工固体块状以便储存和运输，可以到现场后再加热使用[16]。2先筒支后连续预应力T梁桥结构荷载响应分析混凝土梁式桥是最常用的桥梁类型，其上部结构截面形式有空心扳、T梁和小箱梁等。先

5、简支后连续预应力T梁是施工过程将3?5跨预应力T简支梁的端部通过预应力张拉并烧注混凝土，形成多跨一联得连续体系。这种结构施工工艺基本与简支粱类似，施工筒便，达到多跨连续的连续梁效果，同时避免了连续梁施工需要搭设支架模板，增加了桥梁施工难度和费用。相比简支梁，由于上部结构减少大部分伸缩缝，其桥面行车性能得到大大提升，近十多年来在我国公路中小跨径桥梁中建设中被广泛使用。桥梁结构在荷载作用下受力分析是铺装层体系设计的基础，不同的桥梁类型、截面形式以及构造位置所引起的桥面铺装结构的应力应变分布状态也大相径庭[50]。在车辆荷载作用下，先

6、简支后连续预应力T梁的游青混凝土铺装层内的受力状态与其该形式桥梁的上部结构体系的挽度以及振动变形密不可分。本章针对先简支后连续预应力T梁结构，利用Midas/civilCivil软件，通过梁格法建立连续梁桥空间实体模型，进行考虑冲击效应的车辆荷载分析。从而获得行车荷载、温度荷载作用下，桥梁上部结构的整体力学响应，以及产生最大烧度以及支座最大负弯矩的最不利荷位，为进一步进行源青混土铺装层局部应力分析与结构层设计提供依据和参考。2.1依托工程背景简介上茨大桥工程位于黄銜南高速开化互通与205国道连接线公路工程标段。桥梁中心桩号K7+

7、210，右角75°，桥梁上部采用4X30m+4X30m先简支后连续预应力T梁，混凝土等级为C50;横向由五片梁组成，梁高为2m;边梁预制宽2.05m,中梁为1.7m，湿接缝宽70cm，桥面总宽12m。图2.1给出了中梁与边梁横截面具体尺寸。下部结构桥墩采用柱式墩、桩基础，桥台采用助式台、柱式台，桩基础。该工程采用双向两车道，桥梁设计荷载为公路一I级，桥面左右两侧护栏宽度各为0.5m。桥面系设10cm厚的C50钢筋混凝土调平层，以及10cm厚的高枯j历青混凝土铺装。上茨大桥工程所用高枯调青是通过在普通重交基质调青拌合过程中

8、，添加改性源青半成品母料（高枯粒子）配制而成。铺装层各层材料如图2.2所示。2.2梁格法基本原理从单元类型考虑，目前在桥梁有限元模拟中常用的有梁单元法、板壳单元法、三维实体法以及梁格法。其中梁格法以其计算经济、精度高以及与我国现行桥梁设计规范匹配度高的优点，在桥